JP2003177364A - Device and method for light signal generation, device and method for transmission, device and method for reception, and device and method for transmission and reception - Google Patents
Device and method for light signal generation, device and method for transmission, device and method for reception, and device and method for transmission and receptionInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、極めて高速の光
デバイスを使用してスペクトラム拡散でデータを送受信
するのに適用される光信号発生装置および方法、送信装
置および送信方法、受信装置および受信方法、並びに送
受信装置および送受信方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical signal generating apparatus and method, a transmitting apparatus and a transmitting method, a receiving apparatus and a receiving method applied to transmitting and receiving data by spread spectrum using an extremely high speed optical device. , And a transmitting / receiving device and a transmitting / receiving method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スペクトラム拡散は、ＣＤＭＡ(Code Di
vision Multiple Access)のようなセルラ電話、無線Ｌ
ＡＮ(Local Area Network)等で使用されている。スペク
トラム拡散では、送信側でベースバンド信号を変調し、
拡散回路に入力し、拡散符号を使用してスペクトラム拡
散する。受信側では、送信側と同一の拡散符号を使用し
て逆拡散し、復調することでベースバンド信号を得るよ
うになされる。電子デバイスを使用した場合よりも、高
速な光デバイスを使用してスペクトラム拡散を行うこと
が提案されている（例えば特開２０００−２０６４７２
号公報、特開２００１−１３５３２号公報参照）。2. Description of the Related Art Spread spectrum is based on CDMA (Code Di
vision multiple access) cellular phone, wireless L
It is used in AN (Local Area Network) and the like. In spread spectrum, the transmitter modulates the baseband signal,
Input to spread circuit and spread spectrum using spread code. On the receiving side, the same spreading code as that on the transmitting side is used to despread and demodulate to obtain a baseband signal. It has been proposed to perform spread spectrum using an optical device that is faster than the case using an electronic device (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-206472).
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-13532).
【０００３】特開２０００−２０６４７２号公報には、
光パルス列発生器と複数のマッハツェンダー型光干渉計
(Mach-Zehnder Interferometer)と光遅延回路とからな
る光乱数発生回路によって、カオス力学系で記述される
光乱数を発生する光カオス乱数発生回路が記載されてい
る。また、特開２００１−１３５３２号公報では、その
光乱数発生回路によって発生した光乱数と光信号入力と
を光乗算回路で乗算することによって、スペクトラム拡
散を行うことが開示されている。Japanese Patent Laid-Open No. 2000-206472 discloses that
Optical pulse train generator and multiple Mach-Zehnder interferometers
An optical chaotic random number generating circuit for generating an optical random number described in a chaotic dynamical system is described by an optical random number generating circuit including a (Mach-Zehnder Interferometer) and an optical delay circuit. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-13532 discloses that the optical random number generated by the optical random number generation circuit and the optical signal input are multiplied by an optical multiplication circuit to perform spectrum spreading.
【０００４】この発明の理解の容易のために、上記の文
献に記載されている光乱数発生回路および光信号変調回
路について説明する。図１は、光信号変調回路の全体的
構成を示し、入力７１からは、光信号が入力され、光入
力受付部７２で受け付けられる。光短パルス光源７３
は、モードロック半導体レーザから構成され、光短パル
ス光源３が発生した光短パルスが例えば４個の光干渉計
７４1〜７４4に分波される。光干渉計７４1〜７４4は、
それぞれマッハツェンダー型光干渉計によって構成され
ている。To facilitate understanding of the present invention, the optical random number generation circuit and the optical signal modulation circuit described in the above-mentioned document will be described. FIG. 1 shows the overall configuration of the optical signal modulation circuit. An optical signal is input from an input 71 and received by an optical input reception unit 72. Light short pulse light source 73
Is composed of a mode-locked semiconductor laser, and the optical short pulse generated by the optical short pulse light source 3 is demultiplexed into, for example, four optical interferometers 74 1 to 74 4 . The optical interferometers 74 1 to 74 4 are
Each is composed of a Mach-Zehnder interferometer.
【０００５】光干渉計７４1〜７４4 が出力する光信号
のそれぞれが光遅延回路７５によって所定の時間遅延さ
れて結合され、光乗算回路７６に対して入力される。光
乗算回路７６には、光入力受付部２で受け付けられた入
力光信号が入力される。光遅延回路７５からは、光干渉
計７４1〜７４4 が生成した光カオス拡散符号が出力さ
れ、乗算回路７６によって入力光信号が光カオス拡散符
号によってスペクトラム拡散により変調される。光乗算
回路７６から出力７７に対して変調された光出力が取り
出される。The optical signals output from the optical interferometers 74 1 to 74 4 are delayed by a predetermined time by an optical delay circuit 75, combined, and input to an optical multiplication circuit 76. The input optical signal received by the optical input receiving unit 2 is input to the optical multiplication circuit 76. The optical delay circuit 75 outputs the optical chaos spread code generated by the optical interferometers 74 1 to 74 4 , and the multiplication circuit 76 modulates the input optical signal by the spread spectrum with the optical chaos spread code. A modulated optical output is extracted from the optical multiplication circuit 76 with respect to the output 77.
【０００６】上述した光干渉計７４1〜７４4 の具体的
構成を図２に示す。１×２光分岐器８１1〜８１4 と２
×１光結合器８３1〜８３4 との間に２つの光導波路が
設けられ、２つの光導波路間には、光路長差８２1〜８
２4 が設定されている。なお、光分岐器８１1〜８１4
および光結合器８３1〜８３4 は、同じカプラから構成
することができる。同じカプラを異なる向きで使用する
ことによって、光分岐器および光結合器を実現すること
ができる。A specific configuration of the above-mentioned optical interferometers 74 1 to 74 4 is shown in FIG. 1 × 2 optical splitters 81 1 to 81 4 and 2
× 1 are two optical waveguides between the optical coupler 83 1-83 4 provided, between the two optical waveguides, the optical path length difference 82 1-8
2 4 is set. In addition, the optical branching devices 81 1 to 81 4
And optical coupler 83 1-83 4 may be composed of the same coupler. By using the same coupler in different orientations, optical splitters and couplers can be realized.
【０００７】各光干渉計の光路長差８２1，８２2 ，８
２3 ，８２4 は、公比ｍ（ｍは２以上の整数）の等比数
列をなすように構成する。すなわち、４個の光干渉計６
４1〜６４4 の光路長差８２1〜８２4 がそれぞれＬ，ｍ
×Ｌ，ｍ×ｍ×Ｌ，ｍ×ｍ×ｍ×Ｌに設定されている。
但し、Ｌは、単位光路長差（定数）である。Optical path length difference 82 1 , 82 2 , 8 of each optical interferometer
2 3, 82 4, common ratio m (m is an integer of 2 or more) configured to form a geometric progression of. That is, four optical interferometers 6
4 1-64 4 optical path length difference 82 1-82 4 respectively L, m
XL, m × m × L, m × m × m × L.
However, L is a unit optical path length difference (constant).
【０００８】このように光路長差を設定すると、光干渉
計６４1〜６４4が出力する光の強度をＸ[1],Ｘ[2],Ｘ
[3],Ｘ[4]としたときに、これらの間には、光短パルス
光源の光信号の波長にかかわらず、下記の式（１）の関
係（力学系）が成立する。When the optical path length difference is set in this way, the intensity of the light output from the optical interferometers 64 1 to 64 4 is set to X [1], X [2], X
When [3] and X [4] are set, the relationship (dynamic system) of the following formula (1) is established between them regardless of the wavelength of the optical signal of the optical short pulse light source.
【０００９】Ｘ[i+1]＝Ｆ（Ｘ[i]） (1) 但し、Ｆ（sin2θ）＝sin2ｍθである。X [i + 1] = F (X [i]) (1) where F (sin 2 θ) = sin 2 mθ.
【００１０】すなわち、マッハツェンダー型光干渉計の
光路長差が上述した関係を満足することによって、その
出力する光パワーが三角関数の加法公式から得られる写
像Ｆ（・）によって生成する力学系を満足する。That is, when the optical path length difference of the Mach-Zehnder interferometer satisfies the above-mentioned relationship, the output optical power produces a dynamic system generated by a map F (•) obtained from the trigonometric addition formula. Be satisfied.
【００１１】ｍ＝２の場合、写像Ｆは、ロジスティック
写像（下記の式（３））であり、ｍ＝３の場合、写像Ｆ
は、キュービック写像（下記の式（４））であり、一般
的にこれらの写像は、チェビシェフ写像と呼ばれる。こ
のような写像Ｆまたは写像Ｇを用いた漸化式により出力
される信号は、カオス的振る舞いをすることが分かって
いる。When m = 2, the map F is a logistic map (Equation (3) below), and when m = 3, the map F
Is a cubic map (Equation (4) below), and these maps are generally called Chebyshev maps. It is known that the signal output by the recurrence formula using the mapping F or the mapping G has a chaotic behavior.
【００１２】Ｆ(x) ＝４ｘ（１−ｘ） (3)
Ｆ(x) ＝ｘ（３−４ｘ）2 (4)
このような乱数を用いて、光スペクトラム拡散を実現す
るものである。F (x) = 4x (1-x) (3) F (x) = x (3-4x) 2 (4) The optical spectrum spread is realized by using such random numbers.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、先に
提案されている光乱数発生回路は、単位光路長差Ｌに対
して乗じられる係数ｍが２以上の整数とされており、そ
れによって式（１）に示すカオス力学系で書き表すこと
ができる系列を生成するものであった。このような決定
論的な方程式が書くことができる系列は、Ｘ[i]からＸ
[i+1]を予測可能である。その結果、スペクトラム拡散
の通信システムでは、秘話性が充分でない場合も生じ
る。As described above, in the previously proposed optical random number generation circuit, the coefficient m by which the unit optical path length difference L is multiplied is an integer of 2 or more. It was intended to generate a series that can be written in the chaotic dynamical system shown in equation (1). The sequence in which such a deterministic equation can be written is from X [i] to X
[i + 1] can be predicted. As a result, in the spread spectrum communication system, the confidentiality may not be sufficient.
【００１４】また、上記の文献では、光乗算回路とし
て、非線形ファイバミラーを使用している。しかしなが
ら、この種の光乗算回路では、光信号同士を乗算する構
成のために、従来から知れている電気信号で変調された
光信号を得る構成の電気光学光変調器等の高速光変調器
を使用することができない問題があった。また、光乗算
回路では、光パルス発生器で発生した光の波長と、光信
号入力の波長が一致していることが必要とされている。
したがって、大量の情報を多数の異なる波長の光信号に
分割して伝送する波長多重方式を実現することが困難で
ある、という問題がある。また、大量の情報を高いセキ
ュリティで送信するのが困難であった。Further, in the above document, a nonlinear fiber mirror is used as the optical multiplication circuit. However, in this type of optical multiplication circuit, a high-speed optical modulator such as an electro-optical optical modulator having a configuration that obtains an optical signal modulated by a conventionally known electrical signal is used because of the configuration of multiplying optical signals. There was a problem that could not be used. Further, in the optical multiplication circuit, it is necessary that the wavelength of the light generated by the optical pulse generator and the wavelength of the optical signal input match.
Therefore, there is a problem that it is difficult to realize a wavelength division multiplexing system that divides a large amount of information into a large number of optical signals having different wavelengths and transmits the optical signals. Moreover, it is difficult to transmit a large amount of information with high security.
【００１５】したがって、この発明の目的は、全く予測
不能な系列を光デバイスで高速に発生することを可能と
する光信号発生方法および装置を提供することにある。Therefore, it is an object of the present invention to provide an optical signal generating method and apparatus capable of generating a completely unpredictable sequence at an optical device at high speed.
【００１６】この発明の他の目的は、電気信号によって
変調された光信号を得ることができる光変調器を使用す
ることが可能で、また、カオス信号による変調・復調が
可能で、さらに、波長多重方式を容易に実現できる大容
量・高速・高セキュリティの通信システムにおける送信
装置および送信方法、受信装置および受信方法、並びに
送受信装置および送受信方法を提供することにある。Another object of the present invention is to use an optical modulator capable of obtaining an optical signal modulated by an electric signal, and to perform modulation / demodulation by a chaotic signal, and further It is an object of the present invention to provide a transmitting device and a transmitting method, a receiving device and a receiving method, and a transmitting and receiving device and a transmitting and receiving method in a large capacity, high speed, and high security communication system that can easily realize a multiplexing method.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、入射光を第１の光路および
第２の光路に分岐して入力し、第１および第２の光路を
通った光を合波する光干渉計を複数個備え、複数の光干
渉計に対して光を分波して与え、複数の光干渉計からの
光を合波する光信号発生装置において、（ｊ＋１）番目
の光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）とｊ番目の光干渉計
の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））
の関係とされ、係数ｒが非整数の実数とされた光信号発
生装置である。請求項２の発明は、係数ｒが非整数の実
数とされた光信号発生方法である。In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 divides the incident light into a first optical path and a second optical path and inputs the branched light to the first and second optical paths. In an optical signal generation device that includes a plurality of optical interferometers that combine light that has passed through an optical path, demultiplexes the light to the plurality of optical interferometers, and combines the light from the plurality of optical interferometers. , The optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer and the optical path length difference L (j) of the jth optical interferometer are (L (j + 1) = rL (j)).
And the coefficient r is a non-integer real number. The invention of claim 2 is an optical signal generating method in which the coefficient r is a non-integer real number.
【００１８】請求項３の発明は、光パルス光源によって
生成された光パルス列の強度若しくは位相を電気的送信
信号によって光変調する光変調手段と、光変調手段から
の光パルス列が供給され、スペクトラム拡散された光信
号を出力する全光型のエンコーダとを備え、エンコーダ
は、入力光を複数光に分波する分波器と、複数光がそれ
ぞれ入力される複数の光干渉計と、複数の光干渉計の出
力光に対して等差数列的に遅延を与えたものを合波する
光遅延回路とからなり、（ｊ＋１）番目の光干渉計の光
路長差Ｌ（ｊ＋１）とｊ番目の光干渉計の光路長差Ｌ
（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とさ
れ、係数ｒが非整数の実数とされた送信装置である。請
求項７の発明は、係数ｒが非整数の実数とされた送信方
法である。According to a third aspect of the present invention, an optical modulation means for optically modulating the intensity or phase of the optical pulse train generated by the optical pulse light source with an electrical transmission signal, and the optical pulse train from the optical modulation means are supplied to spread the spectrum. An all-optical encoder that outputs the generated optical signal, the encoder includes a demultiplexer that demultiplexes the input light into a plurality of lights, a plurality of optical interferometers to which the plurality of lights are respectively input, and a plurality of optical lights. And an optical delay circuit that multiplexes the output light of the interferometer with a delay in the arithmetic progression and combines the optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer with the jth light. Interferometer optical path length difference L
(J) is a transmission device in which (L (j + 1) = rL (j)) is satisfied and the coefficient r is a non-integer real number. The invention of claim 7 is a transmission method in which the coefficient r is a non-integer real number.
【００１９】請求項１１の発明は、光パルス光源によっ
て生成された光パルス列の強度若しくは位相を電気的送
信信号によって光変調し、光変調された光パルス列を全
光型のエンコーダによってスペクトラム拡散し、エンコ
ーダが入力光を複数光に分波する分波器と、複数光がそ
れぞれ入力される複数の光干渉計と、複数の光干渉計の
出力光に対して等差数列的に遅延を与えたものを合波す
る光遅延回路とからなり、（ｊ＋１）番目の光干渉計の
光路長差Ｌ（ｊ＋１）とｊ番目の光干渉計の光路長差Ｌ
（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とさ
れ、係数ｒが非整数の実数とされた送信装置からの光信
号を受信する受信装置において、光信号を逆拡散するデ
コーダと、デコーダからの光パルス列の強度または位相
に応じた受信信号を発生するレシーバとを備え、デコー
ダは、入力パルス光を複数パルス光に分波させ、複数パ
ルス光に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消す
ように等差数列的に遅延を与える光遅延回路と、光遅延
回路から出力される複数の光がそれぞれ入力される複数
の光干渉計とからなり、（ｊ＋１）番目の光干渉計の光
路長差Ｌ（ｊ＋１）とｊ番目の光干渉計の光路長差Ｌ
（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とさ
れ、係数ｒが非整数の実数とされた受信装置である。請
求項１３の発明は、係数ｒが非整数の実数とされた受信
方法である。According to the eleventh aspect of the present invention, the intensity or phase of the optical pulse train generated by the optical pulse light source is optically modulated by an electrical transmission signal, and the optically modulated optical pulse train is spectrum spread by an all-optical encoder, The encoder demultiplexes the input light into multiple lights, multiple optical interferometers to which multiple lights are respectively input, and delays are applied to the output lights of the multiple optical interferometers by arithmetic progression. And an optical delay circuit that multiplexes the optical signals, and the optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer and the optical path length difference L of the jth optical interferometer.
(J) has a relationship of (L (j + 1) = rL (j)), and the coefficient r is a non-integer real number. The receiving apparatus that receives the optical signal from the transmitting apparatus despreads the optical signal. The decoder includes a decoder and a receiver that generates a reception signal according to the intensity or phase of the optical pulse train from the decoder.The decoder splits the input pulse light into a plurality of pulse lights, and the encoder applies to the plurality of pulse lights. The optical delay circuit for delaying the delay in a geometric progression so as to cancel the delay, and the plurality of optical interferometers to which the plurality of lights output from the optical delay circuit are respectively input, and the (j + 1) th optical interference Optical path length difference L (j + 1) of the meter and the optical path length difference L of the j-th optical interferometer
(J) and (L (j + 1) = rL (j)), and the coefficient r is a non-integer real number. The invention of claim 13 is a receiving method in which the coefficient r is a non-integer real number.
【００２０】請求項１５の発明は、送信装置からの光信
号を光伝達路を介して受信装置に送信する送受信装置に
おいて、送信装置は、光パルス光源によって生成された
光パルス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によっ
て光変調する光変調手段と、光変調手段からの光パルス
列が供給され、スペクトラム拡散された光信号を出力す
る全光型のエンコーダとを備え、エンコーダは、入力光
を複数光に分波する分波器と、複数光がそれぞれ入力さ
れる複数の光干渉計と、複数の光干渉計の出力光に対し
て等差数列的に遅延を与えたものを合波する光遅延回路
とからなり、（ｊ＋１）番目の光干渉計の光路長差Ｌ
（ｊ＋１）とｊ番目の光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが
（Ｌ（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが
非整数の実数である構成とされ、受信装置は、送信装置
から受信した光信号を逆拡散するデコーダと、デコーダ
からの光パルス列の強度または位相に応じた受信信号を
発生するレシーバとを備え、デコーダは、入力パルス光
を複数パルス光に分波させ、複数パルス光に対してエン
コーダで与えられた遅延を打ち消すように等差数列的に
遅延を与える光遅延回路と、光遅延回路から出力される
複数光がそれぞれ入力される複数の光干渉計とからな
り、（ｊ＋１）番目の光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）
とｊ番目の光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋
１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整数の実
数である構成とされた送受信装置である。請求項１６の
発明は、係数ｒが非整数の実数とされた送受信方法であ
る。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the transmitting / receiving apparatus for transmitting the optical signal from the transmitting apparatus to the receiving apparatus via the optical transmission path, the transmitting apparatus determines the intensity or phase of the optical pulse train generated by the optical pulse light source. The optical modulator includes an optical modulator that optically modulates the signal by an electrical transmission signal, and an all-optical encoder that receives the optical pulse train from the optical modulator and outputs a spectrum-spread optical signal. Optical demultiplexer, multiple optical interferometers to which multiple lights are respectively input, and optical delay that multiplexes the output light of multiple optical interferometers by delaying them by arithmetic progression Circuit, and the optical path length difference L of the (j + 1) th optical interferometer
(J + 1) and the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer have a relationship of (L (j + 1) = rL (j)), and the coefficient r is a non-integer real number. The apparatus includes a decoder that despreads the optical signal received from the transmitter, and a receiver that generates a received signal according to the intensity or phase of the optical pulse train from the decoder, and the decoder converts the input pulsed light into a plurality of pulsed lights. An optical delay circuit that demultiplexes and delays a plurality of pulsed lights by an arithmetic progression so as to cancel the delay given by an encoder, and a plurality of lights to which a plurality of lights output from the optical delay circuit are input, respectively. And an optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer.
And the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer is (L (j +
1) = rL (j)), and the coefficient r is a non-integer real number. The sixteenth aspect of the present invention is a transmission / reception method in which the coefficient r is a non-integer real number.
【００２１】この発明によれば、全く予測できない系列
を発生することができる。したがって、そのような系列
を拡散符号として使用することによって、通信の秘話性
を高めることができる。また、この発明によれば、電気
的信号で光変調を行うことができ、従来の電気光学光変
調器等の高速光変調器を使用することができる。また、
この発明では、変調された光信号を拡散するので、波長
多重を適用することができる利点がある。According to the present invention, it is possible to generate a series that cannot be predicted at all. Therefore, the confidentiality of communication can be enhanced by using such a sequence as a spreading code. Further, according to the present invention, it is possible to perform optical modulation with an electric signal, and it is possible to use a high-speed optical modulator such as a conventional electro-optical optical modulator. Also,
Since the modulated optical signal is diffused in this invention, there is an advantage that wavelength multiplexing can be applied.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図３は、一実施形態の送
受信装置を概略的に示す。送信装置は、光パルス光源と
してのモード同期半導体レーザ１、電気光学変調器２お
よびスペクトラム拡散のためのエンコーダ４から構成さ
れている。モード同期半導体レーザ１は、図４に示すよ
うに、周期Ｔの光パルス列を発生させる。例えば１００
psecの周期Ｔ（周波数で１０ＧHz）の光パルス列をモー
ド同期半導体レーザ１が発生する。光パルス光源として
は、モード同期半導体レーザ以外にモード同期ファイバ
ーレーザ、連続波光源と電界吸収型光変調器を組み合わ
せた構成等を使用することができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 schematically illustrates a transceiver device according to one embodiment. The transmitter comprises a mode-locked semiconductor laser 1 as an optical pulse light source, an electro-optic modulator 2 and an encoder 4 for spread spectrum. The mode-locked semiconductor laser 1 generates an optical pulse train having a period T, as shown in FIG. For example 100
The mode-locked semiconductor laser 1 generates an optical pulse train with a period T of psec (10 GHz in frequency). As the optical pulse light source, in addition to the mode-locked semiconductor laser, a mode-locked fiber laser, a configuration in which a continuous wave light source and an electroabsorption type optical modulator are combined, and the like can be used.
【００２３】電気的ディジタル送信データが電気光学変
調器２に対して入力端子３から供給され、光パルスの強
度または位相が送信データによって変調される。例えば
データの各ビットの値に応じて各光パルスの強度または
位相が変調される。電気光学変調器２は、電気光学効果
(Electro-Optic effect)を利用したものであり、以下で
は、ＥＯ変調器と適宜称する。ＥＯ変調器２は、屈折率
が電界に比例して変化することを利用して、モード同期
半導体レーザ１からの光パルス列をディジタル送信デー
タ（電圧）に応じて変調する。すなわち、ディジタル送
信データに応じて光パルスの強度が変調される。また
は、光パルス列の位相を変調することも可能である。強
度変調および位相変調の何れを使用しても良い。なお、
この発明では、ＥＯ変調器に限らず、電界吸収型光変調
器等の他の高速光変調器を使用しても良い。Electrical digital transmission data is supplied to the electro-optic modulator 2 from the input terminal 3, and the intensity or phase of the optical pulse is modulated by the transmission data. For example, the intensity or phase of each optical pulse is modulated according to the value of each bit of data. The electro-optic modulator 2 has an electro-optic effect.
(Electro-Optic effect) is used, and hereinafter referred to as an EO modulator as appropriate. The EO modulator 2 utilizes the fact that the refractive index changes in proportion to the electric field to modulate the optical pulse train from the mode-locked semiconductor laser 1 in accordance with digital transmission data (voltage). That is, the intensity of the optical pulse is modulated according to the digital transmission data. Alternatively, the phase of the optical pulse train can be modulated. Either intensity modulation or phase modulation may be used. In addition,
The present invention is not limited to the EO modulator, and other high-speed optical modulators such as an electroabsorption optical modulator may be used.
【００２４】エンコーダ４は、後述するように、全光型
の構成であって、電気光学変調器２からの変調された光
パルス信号をスペクトラム拡散する。エンコーダ４から
出力端子５に光信号が出力される。この光信号が光伝達
路としての光ファイバー１０を介して伝送される。As will be described later, the encoder 4 is of an all-optical type and spreads the spectrum of the modulated optical pulse signal from the electro-optical modulator 2. An optical signal is output from the encoder 4 to the output terminal 5. This optical signal is transmitted via the optical fiber 10 as an optical transmission path.
【００２５】受信装置は、デコーダ１２およびレシーバ
１３によって構成され、レシーバ１３から出力端子１４
に対して電気信号の受信ディジタルデータが出力され
る。デコーダ１２は、全光型の構成であって、入力端子
１１から光信号が入力される。デコーダ１２は、送信側
のエンコーダ４と相補的な構成とされ、エンコーダ４で
なされた拡散を逆拡散する。レシーバ１３は、光パルス
列の強度または位相に応じた復調信号を出力する。The receiving device is composed of a decoder 12 and a receiver 13, and from the receiver 13 to the output terminal 14
The received digital data of the electric signal is output to. The decoder 12 has an all-optical configuration and receives an optical signal from the input terminal 11. The decoder 12 has a configuration complementary to the encoder 4 on the transmission side, and despreads the spreading performed by the encoder 4. The receiver 13 outputs a demodulation signal according to the intensity or phase of the optical pulse train.
【００２６】図５は、この発明を波長多重方式に適用し
た場合の構成例を示す。互いに異なる波長λ1〜λnの光
パルス列を発生するモード同期半導体レーザ１1〜１nが
備えられている。なお、１つのデバイスとして構成され
たモード同期半導体レーザが複数の波長のレーザを発生
するので、ｎ個の波長を出力するために、ｎ個のデバイ
スを必要とするものではない。各モード同期半導体レー
ザからのレーザ光がＥＯ変調器２1〜２nにそれぞれ入力
される。ＥＯ変調器２1〜２nに対しては、端子３1〜３n
からｎチャンネルの送信信号が入力され、各送信信号に
応じて強度または位相が変調された光信号が得られる。
ｎチャンネルの光信号が合波器６にて波長多重化され
る。合波器６の出力がエンコーダ４に入力され、エンコ
ーダ４から出力端子５に波長多重化光信号が得られる。FIG. 5 shows a configuration example when the present invention is applied to a wavelength division multiplexing system. Different wavelengths lambda 1 to [lambda] n mode generates an optical pulse train synchronous semiconductor laser 1 1 to 1 n is provided to each other. Since the mode-locked semiconductor laser configured as one device generates lasers having a plurality of wavelengths, n devices are not required to output n wavelengths. Laser light from the mode-locked semiconductor laser are input to the EO modulator 2 1 to 2 n. The terminals 3 1 to 3 n are connected to the EO modulators 2 1 to 2 n .
To n-channel transmission signals are input, and an optical signal whose intensity or phase is modulated according to each transmission signal is obtained.
The n-channel optical signal is wavelength-multiplexed by the multiplexer 6. The output of the multiplexer 6 is input to the encoder 4, and the wavelength multiplexed optical signal is obtained from the encoder 4 to the output terminal 5.
【００２７】受信側では、デコーダ１２によって逆拡散
の処理がされ、波長多重化光信号が分波器１５に入力さ
れる。分波器１５は、波長を識別することによってｎチ
ャンネルの光信号を出力する。各チャンネルの光信号が
レシーバ１３1〜１３nにそれぞれ入力される。各レシー
バから出力端子１４1〜１４nに対して受信信号が取り出
される。上述したように、一実施形態では、光乗算を行
うものと異なり、波長多重化を容易に実現できる。On the receiving side, the decoder 12 performs despreading processing, and the wavelength multiplexed optical signal is input to the demultiplexer 15. The demultiplexer 15 outputs an n-channel optical signal by identifying the wavelength. The optical signal of each channel is input to each of the receivers 13 1 to 13 n . Received signals are taken out from the respective receivers to the output terminals 14 1 to 14 n . As described above, in the embodiment, the wavelength division multiplexing can be easily realized unlike the case where the optical multiplication is performed.
【００２８】次に、この一実施形態におけるエンコーダ
４について説明する。図６は、エンコーダ４の構成例を
示す。ＥＯ変調器２からの変調された光パルス列が入力
端子４０から複数の例えば４個の光干渉計４１、４２、
４３および４４に対して入力される。光干渉計の数は、
４個に限らず、２個以上の任意の個数とすることができ
る。Next, the encoder 4 in this embodiment will be described. FIG. 6 shows a configuration example of the encoder 4. The modulated optical pulse train from the EO modulator 2 is transmitted from the input terminal 40 to a plurality of, for example, four optical interferometers 41, 42,
Input to 43 and 44. The number of optical interferometers is
The number is not limited to four, and may be any number of two or more.
【００２９】変調された光パルス列を光干渉計４１〜４
４に導くために、図７に示す構成を使用できる。１×２
（１入力２出力を意味する。以下同様）光分岐器４７に
よって２つの光路に光パルス列が分けられ、さらに、１
×２光分岐器４８および４９によって２つの光路に分岐
されることによって、４つの光路に光パルス列が分けれ
る。各光パルス列が光干渉計４１〜４４にそれぞれ導か
れる。Optical interferometers 41 to 4 are used for the modulated optical pulse train.
To lead to 4, the configuration shown in FIG. 7 can be used. 1 x 2
(Means 1 input and 2 outputs. The same applies hereinafter) The optical pulse train is divided into two optical paths by the optical branching device 47.
By branching into two optical paths by the × 2 optical branching devices 48 and 49, the optical pulse train is divided into four optical paths. Each optical pulse train is guided to each of the optical interferometers 41 to 44.
【００３０】光干渉計４１〜４４のそれぞれは、図８Ａ
または図８Ｂに示すマッハツェンダー型光干渉計(Mach-
Zehnder Interferometer)を用いた構成を有している。
図８Ａに示す構成では、１×２光分岐器５１と２×１光
結合器５３との間に２つの光導波路が設けられ、２つの
光導波路間には、光路長差５２が設定されている。な
お、光分岐器５１および光結合器５３は、同じカプラか
ら構成することができる。同じカプラを異なる向きで使
用することによって、光分岐器５１および光結合器５３
を実現することができる。Each of the optical interferometers 41-44 is shown in FIG. 8A.
Alternatively, the Mach-Zehnder interferometer (Mach-
Zehnder Interferometer) is used.
In the configuration shown in FIG. 8A, two optical waveguides are provided between the 1 × 2 optical branching device 51 and the 2 × 1 optical coupler 53, and an optical path length difference 52 is set between the two optical waveguides. There is. The optical branching device 51 and the optical coupler 53 can be composed of the same coupler. By using the same coupler in different orientations, an optical splitter 51 and an optical coupler 53
Can be realized.
【００３１】図８Ｂは、マッハツェンダー型光干渉計の
構成例を示す。マッハツェンダー型光干渉計は、２×２
光分岐器５４および２×２光結合器５６を使用して構成
することができる。これらの光分岐器５４および光結合
器５６の間に２つの光導波路が設けられ、２つの光導波
路間には、光路長差５５が設定されている。FIG. 8B shows a configuration example of a Mach-Zehnder interferometer. Mach-Zehnder type optical interferometer is 2 × 2
It can be configured using the optical branching device 54 and the 2 × 2 optical coupler 56. Two optical waveguides are provided between the optical branching device 54 and the optical coupler 56, and an optical path length difference 55 is set between the two optical waveguides.
【００３２】図９は、４個の光干渉計４１〜４４を並列
に並べた構成をより具体的に示す。図９の構成では、図
８Ａに示す光干渉計を使用している。各光干渉計の光路
長差５２1，５２2 ，５２3 ，５２4 は、公比ｒの等比
数列をなすように構成する。すなわち、４個の光干渉計
４１〜４４の光路長差５２1〜５２4 がそれぞれＬ，ｒ
×Ｌ，ｒ×ｒ×Ｌ，ｒ×ｒ×ｒ×Ｌに設定されている。
但し、Ｌは、単位光路長差（定数）である。一般的に
は、（ｊ＋１）番目の光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）
とｊ番目の光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋
１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされる。FIG. 9 more specifically shows a configuration in which four optical interferometers 41 to 44 are arranged in parallel. In the configuration of FIG. 9, the optical interferometer shown in FIG. 8A is used. Optical path length difference 52 1 of the optical interferometer, 52 2, 52 3, 52 4, configured to form a geometric progression of common ratio r. That is, the optical path length differences 52 1 to 524 of the four optical interferometers 41 to 44 are L and r, respectively.
It is set to xL, rxrxL, rxrxrxL.
However, L is a unit optical path length difference (constant). In general, the optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer
And the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer is (L (j +
1) = rL (j)).
【００３３】前述した先に提案されている光干渉計を並
列に並べた図２の構成と、一実施形態における図９の構
成とは、同様のものである。図２では、単位光路長差Ｌ
に乗じられる係数ｍが２以上の整数とされているのに対
して、この発明では、単位光路長差Ｌに乗じられる係数
ｒが非整数の実数とされる。実数のなかで、有理数でな
いものを無理数という。例えば√２、√３等のような不
尽根数・円周率π・自然対数の底ｅなどが無理数であ
る。また、有理数は、二つの整数ａ，ｂ（ｂ≠０）をと
り、分数ａ／ｂの形に表される数を有理数という。整数
は、有理数のなかで特にｂ＝１の場合である。実数は、
有理数と無理数とをあわせたものである。無理数と非整
数の有理数がｒとして使用できる。特に、非整数の有理
数の中では、割り切れないものが使用できる。The configuration of FIG. 2 in which the previously proposed optical interferometers are arranged in parallel is the same as the configuration of FIG. 9 in one embodiment. In FIG. 2, the unit optical path length difference L
Whereas the coefficient m multiplied by is an integer of 2 or more, in the present invention, the coefficient r multiplied by the unit optical path length difference L is a non-integer real number. Among real numbers, those that are not rational numbers are called irrational numbers. For example, the nonexhaustible root numbers such as √2 and √3, the circular constant π, and the base e of the natural logarithm are irrational numbers. A rational number takes two integers a and b (b ≠ 0), and a number expressed in the form of a fraction a / b is called a rational number. An integer is a rational number, especially when b = 1. Real numbers are
It is a combination of rational and irrational numbers. Irrational and non-integer rational numbers can be used as r. In particular, non-integer rational numbers that are not divisible can be used.
【００３４】このように光路長差を設定すると、光干渉
計４１〜４４が出力する光の強度に関して前述した式
（１）の関係（力学系）が成立しなくなり、加法定理が
成立せず、カオス写像も存在しなくなる。言い換える
と、式（１）といったカオス力学系では、全く書き表す
ことができない、全く予測不能（決定論的な方程式で書
くことができない系列）な系列を発生することができ
る。Ｘ[i]対Ｘ[i+1]のリターンマップをとると、カオス
力学系のような１次元写像とならず、平面状を埋めつく
すマップとなる。すなわち、Ｘ[i]からＸ[i+1]を予測す
ることができない系列を発生することができる。When the optical path length difference is set in this way, the relation (dynamic system) of the above-mentioned formula (1) with respect to the intensity of light output from the optical interferometers 41 to 44 is not established, and the addition theorem is not established, Chaotic maps also disappear. In other words, a chaotic dynamical system such as equation (1) can generate a series that cannot be written at all and that is totally unpredictable (a series that cannot be written in a deterministic equation). If the return map of X [i] vs. X [i + 1] is taken, it will not be a one-dimensional map like a chaotic dynamical system, but will be a map that fills in a plane. That is, it is possible to generate a sequence in which X [i] cannot be predicted from X [i].
【００３５】図８Ｂに示すマッハツェンダー型光干渉計
を使用する場合では、２つの入力ポートの一方に対して
光信号を入力し、他方の入力ポートには、光信号を入力
しない（開放）構成とされる。When the Mach-Zehnder interferometer shown in FIG. 8B is used, the optical signal is input to one of the two input ports and the optical signal is not input to the other input port (open). It is said that
【００３６】複数の光干渉計４１〜４４がパラレルに光
信号を出力する。これらをスペクトラム拡散出力とする
ために、シリアル信号に変換する。光遅延回路４５は、
複数の光干渉計４１〜４４が出力する光パルス列をそれ
ぞれ所定の時間遅延させて結合したシリアルな光パルス
列を出力する。すなわち、光遅延回路４５によってパラ
レル→シリアル変換がなされる。A plurality of optical interferometers 41 to 44 output optical signals in parallel. These are converted into serial signals to obtain spread spectrum outputs. The optical delay circuit 45 is
The optical pulse trains output by the plurality of optical interferometers 41 to 44 are each delayed by a predetermined time and combined to output a serial optical pulse train. That is, the optical delay circuit 45 performs parallel → serial conversion.
【００３７】図１０は、光遅延回路４５の構成例であ
る。４個の光干渉計４１〜４４のそれぞれの出力が設定
された光路長６１〜６４を介して２×１光結合器６５、
６６および６７によって結合され、１つのシリアル信号
に変換される。光路長６１〜６４のそれぞれの光路長
ａ，ｂ，ｃ，ｄは、互いに異なる長さとされる。典型的
には、光路長ａ，ｂ，ｃ，ｄは、等差数列の関係にあ
る。光遅延回路４５から出力される信号、すなわち、エ
ンコーダ４の出力信号は、スペクトラム拡散された光信
号である。FIG. 10 shows an example of the configuration of the optical delay circuit 45. The 2 × 1 optical coupler 65 is provided through the optical path lengths 61 to 64 to which the outputs of the four optical interferometers 41 to 44 are set.
Combined by 66 and 67 and converted into one serial signal. The optical path lengths a, b, c, and d of the optical path lengths 61 to 64 are different from each other. Typically, the optical path lengths a, b, c, d are in the arithmetic progression relationship. The signal output from the optical delay circuit 45, that is, the output signal of the encoder 4 is a spectrum spread optical signal.
【００３８】光遅延回路４５の各光路長の内で、最長の
ものａから最短のものｄを減算した結果を、光ファイバ
内の光速で除算した値は、１つの光パルス信号が入力さ
れた場合に、当該光パルスに対応する拡散符号の全てを
出力するのに要する時間に等しい。また、パラレル→シ
リアル変換の際に、Ｘ[1],Ｘ[2],Ｘ[3],Ｘ[4]を出力す
る順序は、予め定めた任意の順序とすることができる。Of the respective optical path lengths of the optical delay circuit 45, one optical pulse signal is input as a value obtained by subtracting the result obtained by subtracting the shortest one a from the longest one a by the speed of light in the optical fiber. In this case, it is equal to the time required to output all the spread codes corresponding to the optical pulse. In addition, the order of outputting X [1], X [2], X [3], X [4] during parallel-to-serial conversion can be any predetermined order.
【００３９】受信側に設けられたデコーダ１２は、上述
したエンコーダ４と逆の方向の処理を行う構成とされて
いる。すなわち、光遅延回路によって、エンコーダで与
えられた光路長を打ち消すような等差数列的な光路長を
与え、シリアル→パラレル変換を行い、複数（この例で
は４個）の光干渉計にパラレル化された光信号を入力
し、逆拡散を行う。そして、４個の光信号を１つの変調
された光パルス列にまとめて、レシーバ１３に導く。複
数の光干渉計の間では、（ｊ＋１）番目の光干渉計の光
路長差Ｌ（ｊ＋１）とｊ番目の光干渉計の光路長差Ｌ
（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とさ
れ、係数ｒがエンコーダ側のものと一致する非整数の実
数とされる。The decoder 12 provided on the receiving side is configured to perform processing in the opposite direction to the above-described encoder 4. That is, the optical delay circuit gives an optical path length in the form of an arithmetic progression that cancels the optical path length given by the encoder, performs serial-to-parallel conversion, and parallelizes a plurality of (four in this example) optical interferometers. The input optical signal is input and despreading is performed. Then, the four optical signals are combined into one modulated optical pulse train and guided to the receiver 13. Among the plurality of optical interferometers, the optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer and the optical path length difference L of the jth optical interferometer are
(J) has a relationship of (L (j + 1) = rL (j)), and the coefficient r is a non-integer real number that matches that on the encoder side.
【００４０】レシーバ１３では、光パルス列の強度また
は位相の変化を検出する。例えば高速動作が可能なフォ
トダイオード等で構成される。レシーバ１３は、光の強
度または位相の変化に応じた電気的出力信号を発生す
る。The receiver 13 detects a change in intensity or phase of the optical pulse train. For example, it is composed of a photodiode or the like that can operate at high speed. The receiver 13 generates an electric output signal according to a change in intensity or phase of light.
【００４１】この発明は、上述したこの発明の一実施形
態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱
しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば
エンコーダの構成要素の光遅延回路の光路長の種類は、
光パルス列の周期を考慮して適宜選定することができ
る。The present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention and the like, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention. For example, the type of optical path length of the optical delay circuit of the encoder component is
It can be appropriately selected in consideration of the period of the optical pulse train.
【００４２】[0042]
【発明の効果】この発明によれば、光乗算回路と異な
り、電気信号で光変調を行うことができるので、既存の
通信システムと親和性の良い構成を実現できる。また、
この発明では、光変調出力をカオス的にエンコードする
構成としているので、波長多重方式を容易に使用でき、
大量の情報を高いセキュリティで伝送できる光通信シス
テムを実現できる。特に、この発明では、全く予測不能
な系列を発生することができ、その系列を拡散符号とし
てスペクトラム拡散処理することによって、よりセキュ
リティを高くすることができる。According to the present invention, unlike the optical multiplication circuit, the optical modulation can be performed by the electric signal, so that the configuration having a good affinity with the existing communication system can be realized. Also,
In this invention, since the optical modulation output is chaotically encoded, the wavelength division multiplexing method can be easily used,
An optical communication system capable of transmitting a large amount of information with high security can be realized. In particular, according to the present invention, a completely unpredictable sequence can be generated, and the sequence can be subjected to spread spectrum processing using the sequence as a spreading code to enhance security.
【図１】先に提案されている光変調装置のブロック図で
ある。FIG. 1 is a block diagram of a previously proposed optical modulator.
【図２】先に提案されている光変調装置に使用される光
信号発生装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an optical signal generator used in the previously proposed optical modulator.
【図３】この発明の一実施形態における送受信装置の概
略を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an outline of a transmission / reception device in an embodiment of the present invention.
【図４】モード同期半導体レーザの発生するパルスを示
す略線図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing pulses generated by a mode-locked semiconductor laser.
【図５】この発明を波長多重方式に適用した場合の構成
を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration when the present invention is applied to a wavelength multiplexing system.
【図６】この発明の一実施形態におけるエンコーダの構
成例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of an encoder in an embodiment of the present invention.
【図７】エンコーダの入力部の構成例を示すブロック図
である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of an input unit of an encoder.
【図８】光干渉計の一例および他の例を示すブロック図
である。FIG. 8 is a block diagram showing an example of an optical interferometer and another example.
【図９】エンコーダの一部の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 9 is a block diagram showing a partial configuration of an encoder.
【図１０】エンコーダの一部の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 10 is a block diagram showing a partial configuration of an encoder.
【符号の説明】
１・・・モード同期半導体レーザ、２・・・電気光学光
変調器、４・・・エンコーダ、１２・・・デコーダ、１
３・・・レシーバ、４１〜４４・・・光干渉計、４５・
・・光遅延回路[Explanation of Codes] 1 ... Mode-locking semiconductor laser, 2 ... electro-optical modulator, 4 ... encoder, 12 ... decoder, 1
3 ... Receiver, 41-44 ... Optical interferometer, 45 ...
..Optical delay circuits
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/152 10/26 10/28 (72)発明者 中條 渉 東京都小金井市貫井北町４−２−１ 独立 行政法人通信総合研究所内 Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA12 BA03 CA04 DA03 DA16 EA05 KA20 5K002 AA02 AA04 BA02 CA14 DA02─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H04B 10/152 10/26 10/28 (72) Inventor Wataru Nakajo 4-2-Nukiikitamachi, Koganei-shi, Tokyo 1 Independent administrative agency Communications Research Laboratory F-term (reference) 2H079 AA02 AA12 BA03 CA04 DA03 DA16 EA05 KA20 5K002 AA02 AA04 BA02 CA14 DA02
Claims (16)
分岐して入力し、上記第１および第２の光路を通った光
を合波する光干渉計を複数個備え、複数の光干渉計に対
して光を分波して与え、上記複数の光干渉計からの光を
合波する光信号発生装置において、 （ｊ＋１）番目の光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）とｊ
番目の光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋１）
＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整数の実数と
された光信号発生装置。1. A plurality of optical interferometers are provided, each of which splits incident light into a first optical path and a second optical path, inputs the multiplexed light, and combines the light passing through the first and second optical paths. In the optical signal generator for demultiplexing and giving light to the optical interferometer and multiplexing the light from the plurality of optical interferometers, the optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer is j
The optical path length difference L (j) of the th optical interferometer is (L (j + 1)
= RL (j)), and the coefficient r is a non-integer real number.
分岐して入力し、上記第１および第２の光路を通った光
を合波する光干渉計を複数個備え、複数の光干渉計に対
して光を分波して与え、上記複数の光干渉計からの光を
合波する光信号発生方法において、 （ｊ＋１）番目の光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）とｊ
番目の光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋１）
＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整数の実数と
された光信号発生方法。2. A plurality of optical interferometers for branching and inputting incident light into a first optical path and a second optical path and combining the light passing through the first and second optical paths are provided. In the optical signal generating method of demultiplexing and giving light to the optical interferometer and combining the light from the plurality of optical interferometers, the optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer is j
The optical path length difference L (j) of the th optical interferometer is (L (j + 1)
= RL (j)) and the coefficient r is a non-integer real number.
ス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によって光変
調する光変調手段と、 上記光変調手段からの光パルス列が供給され、スペクト
ラム拡散された光信号を出力する全光型のエンコーダと
を備え、 上記エンコーダは、 入力光を複数光に分波する分波器と、複数光がそれぞれ
入力される複数の光干渉計と、上記複数の光干渉計の出
力光に対して等差数列的に遅延を与えたものを合波する
光遅延回路とからなり、 （ｊ＋１）番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）
とｊ番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ
（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整
数の実数とされた送信装置。3. An optical modulation means for optically modulating the intensity or phase of an optical pulse train generated by an optical pulse light source with an electrical transmission signal, and an optical signal which has been supplied with the optical pulse train from the optical modulation means and has been spread spectrum. And an all-optical encoder that outputs a plurality of optical demultiplexers, the demultiplexer dividing the input light into a plurality of lights, a plurality of optical interferometers into which the plurality of lights are respectively input, and the plurality of optical interferometers. And an optical delay circuit that multiplexes the output light with a delay in the form of an arithmetic progression and combines the optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer.
And the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer is (L
A transmission device having a relationship of (j + 1) = rL (j) and a coefficient r set to a non-integer real number.
装置。4. The transmitter according to claim 3, wherein the light pulse light source is a mode-locked semiconductor laser.
光パルス列を生成し、上記光パルス列をそれぞれ光変調
して多重化する送信装置。6. The transmission device according to claim 3, wherein the optical pulse light source generates optical pulse trains having a plurality of different wavelengths, and the optical pulse trains are optically modulated and multiplexed.
ス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によって光変
調する光変調ステップと、 光変調された光パルス列をスペクトラム拡散する全光型
のエンコードステップとからなり、 上記エンコードステップは、 入力光を複数光に分波して、上記複数光のそれぞれを複
数の光干渉計に入力し、上記複数の光干渉計の出力光に
対して等差数列的に遅延を与えものを合波するものであ
り、 （ｊ＋１）番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）
とｊ番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ
（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整
数の実数とされた送信方法。7. An optical modulation step of optically modulating the intensity or phase of an optical pulse train generated by an optical pulse light source by an electrical transmission signal, and an all-optical encoding step of spectrum spreading of the optically modulated optical pulse train. In the encoding step, the input light is demultiplexed into a plurality of lights, each of the plurality of lights is input to a plurality of optical interferometers, and the output lights of the plurality of optical interferometers are calculated in arithmetic progression. The optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) -th optical interferometer is used to combine the delay-providing ones.
And the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer is (L
(J + 1) = rL (j)) and the coefficient r is a non-integer real number.
方法。8. The transmission method according to claim 7, wherein the optical pulse light source is a mode-locked semiconductor laser.
法。9. The transmission method according to claim 7, wherein the light modulation step utilizes an electro-optical effect.
光パルス列を生成し、上記光パルス列をそれぞれ光変調
して多重化する送信方法。10. The transmission method according to claim 7, wherein the optical pulse light source generates optical pulse trains having a plurality of different wavelengths, and the optical pulse trains are optically modulated and multiplexed.
ルス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によって光
変調し、光変調された光パルス列を全光型のエンコーダ
によってスペクトラム拡散し、エンコーダが入力光を複
数光に分波する分波器と、複数光がそれぞれ入力される
複数の光干渉計と、上記複数の光干渉計の出力光に対し
て等差数列的に遅延を与えたものを合波する光遅延回路
とからなり、（ｊ＋１）番目の上記光干渉計の光路長差
Ｌ（ｊ＋１）とｊ番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ
（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とさ
れ、係数ｒが非整数の実数とされた送信装置からの光信
号を受信する受信装置において、 上記光信号を逆拡散するデコーダと、 上記デコーダからの光パルス列の強度または位相に応じ
た受信信号を発生するレシーバとを備え、 上記デコーダは、 入力パルス光を複数パルス光に分波させ、上記複数パル
ス光に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すよ
うに等差数列的に遅延を与える光遅延回路と、上記光遅
延回路から出力される複数の光がそれぞれ入力される複
数の光干渉計とからなり、 （ｊ＋１）番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）
とｊ番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ
（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整
数の実数とされた受信装置。11. The intensity or phase of an optical pulse train generated by an optical pulse light source is optically modulated by an electrical transmission signal, and the optically modulated optical pulse train is spread spectrum by an all-optical encoder, and the encoder receives the input light. A demultiplexer for demultiplexing into a plurality of lights, a plurality of optical interferometers to which a plurality of lights are respectively input, and a combination of the output lights of the plurality of optical interferometers that are delayed by an arithmetic progression The optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer and the optical path length difference L of the jth optical interferometer.
(J) and (L (j + 1) = rL (j)), and the coefficient r is a non-integer real number. In a receiving device that receives an optical signal from the transmitting device, the optical signal is despread. And a receiver for generating a reception signal according to the intensity or phase of the optical pulse train from the decoder, the decoder splits the input pulsed light into a plurality of pulsed lights, and An optical delay circuit for delaying the delay given by the encoder in a geometric progression so as to cancel the delay, and a plurality of optical interferometers to which a plurality of lights output from the optical delay circuit are respectively input, (j + 1 ) Th optical path length difference L (j + 1) of the above optical interferometer
And the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer is (L
A receiving device having a relationship of (j + 1) = rL (j) and a coefficient r that is a non-integer real number.
の強度または位相に応じた受信データを発生する受信装
置。12. The receiving device according to claim 11, wherein the receiver generates reception data according to intensity or phase of the optical pulse train by threshold value determination.
ルス列の強度若しくは位相を電気的送信信号によって光
変調し、光変調された光パルス列を全光型のエンコーダ
によってスペクトラム拡散し、エンコーダが入力光を複
数光に分波する分波器と、複数光がそれぞれ入力される
複数の光干渉計と、上記複数の光干渉計の出力光に対し
て等差数列的に遅延を与えたものを合波する光遅延回路
とからなり、（ｊ＋１）番目の上記光干渉計の光路長差
Ｌ（ｊ＋１）とｊ番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ
（ｊ）とが（Ｌ（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とさ
れ、係数ｒが非整数の実数とされた送信装置からの光信
号を受信する受信方法において、 上記光信号を逆拡散するデコードステップと、 上記デコードステップで得られた光パルス列の強度また
は位相に応じた受信データを発生する受信ステップとか
らなり、 上記デコードステップは、 入力パルス光を複数パルス光に分波させ、上記複数パル
ス光に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すよ
うに等差数列的に遅延を与え、遅延後の複数光をそれぞ
れ複数の光干渉計に入力するものであり、 （ｊ＋１）番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）
とｊ番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ
（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整
数の実数とされた受信方法。13. The intensity or phase of an optical pulse train generated by an optical pulse light source is optically modulated by an electrical transmission signal, the optically modulated optical pulse train is spread spectrum by an all-optical encoder, and the encoder receives the input light. A demultiplexer for demultiplexing into a plurality of lights, a plurality of optical interferometers to which a plurality of lights are respectively input, and a combination of the output lights of the plurality of optical interferometers that are delayed by an arithmetic progression The optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer and the optical path length difference L of the jth optical interferometer.
(J) and (L (j + 1) = rL (j)) and the coefficient r is a non-integer real number. In the receiving method, the optical signal is despread. And a receiving step for generating received data according to the intensity or phase of the optical pulse train obtained in the decoding step, wherein the decoding step splits the input pulsed light into a plurality of pulsed lights, and A delay is given to the plurality of pulsed lights by a differential sequence so as to cancel the delay given by the encoder, and the plurality of lights after the delay are input to a plurality of optical interferometers, respectively. Optical path length difference of optical interferometer L (j + 1)
And the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer is (L
(J + 1) = rL (j)) and the coefficient r is a non-integer real number.
ス列の強度または位相に応じた受信データを発生する受
信方法。14. The receiving method according to claim 13, wherein the receiving step generates received data according to the intensity or phase of the optical pulse train by threshold value determination.
して受信装置に送信する送受信装置において、 送信装置は、 光パルス光源によって生成された光パルス列の強度若し
くは位相を電気的送信信号によって光変調する光変調手
段と、 上記光変調手段からの光パルス列が供給され、スペクト
ラム拡散された光信号を出力する全光型のエンコーダと
を備え、 上記エンコーダは、 入力光を複数光に分波する分波器と、複数光がそれぞれ
入力される複数の光干渉計と、上記複数の光干渉計の出
力光に対して等差数列的に遅延を与えたものを合波する
光遅延回路とからなり、 （ｊ＋１）番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）
とｊ番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ
（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整
数の実数である構成とされ、 受信装置は、 上記送信装置から受信した光信号を逆拡散するデコーダ
と、 上記デコーダからの光パルス列の強度または位相に応じ
た受信信号を発生するレシーバとを備え、 上記デコーダは、 入力パルス光を複数パルス光に分波させ、上記複数パル
ス光に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すよ
うに等差数列的に遅延を与える光遅延回路と、上記光遅
延回路から出力される複数光がそれぞれ入力される複数
の光干渉計とからなり、 （ｊ＋１）番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）
とｊ番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ
（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整
数の実数である構成とされた送受信装置。15. A transmission / reception device for transmitting an optical signal from a transmission device to a reception device via an optical transmission path, wherein the transmission device determines the intensity or phase of an optical pulse train generated by an optical pulse light source by an electrical transmission signal. The optical modulator includes an optical modulator for optical modulation and an all-optical encoder that is supplied with the optical pulse train from the optical modulator and outputs a spread spectrum optical signal.The encoder splits the input light into a plurality of lights. A demultiplexer, a plurality of optical interferometers to which a plurality of lights are respectively input, and an optical delay circuit that multiplexes the output lights of the plurality of optical interferometers by delaying them in an arithmetic progression. And the optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer.
And the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer is (L
(J + 1) = rL (j)), the coefficient r is a non-integer real number, and the receiving apparatus includes a decoder for despreading the optical signal received from the transmitting apparatus, and a decoder for de-spreading the optical signal. And a receiver for generating a reception signal according to the intensity or phase of the optical pulse train, wherein the decoder demultiplexes the input pulse light into a plurality of pulse lights and cancels the delay given by the encoder for the plurality of pulse lights. The optical path of the (j + 1) th optical interferometer is composed of an optical delay circuit for delaying in arithmetic progression and a plurality of optical interferometers to which a plurality of lights output from the optical delay circuit are input, respectively. Length difference L (j + 1)
And the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer is (L
A transmission / reception device having a relationship of (j + 1) = rL (j) and a coefficient r that is a non-integer real number.
して受信装置に送信する送受信方法において、 光パルス光源によって生成された光パルス列の強度若し
くは位相を電気的送信信号によって光変調する光変調ス
テップと、 光変調された光パルス列をスペクトラム拡散する全光型
のエンコードステップとからなり、 上記エンコードステップは、 入力光を複数光に分波して、上記複数光のそれぞれを複
数の光干渉計に入力し、上記複数の光干渉計の出力光に
対して等差数列的に遅延を与えものを合波するものであ
り、 （ｊ＋１）番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）
とｊ番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ
（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整
数の実数とされたものであり、 受信した光信号を逆拡散するデコードステップと、 上記デコードステップで得られた光パルス列の強度また
は位相に応じた受信データを発生する受信ステップとか
らなり、 上記デコードステップは、 入力パルス光を複数パルス光に分波させ、上記複数パル
ス光に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すよ
うに等差数列的に遅延を与え、遅延後の複数光をそれぞ
れ複数の光干渉計に入力するものであり、 （ｊ＋１）番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ＋１）
とｊ番目の上記光干渉計の光路長差Ｌ（ｊ）とが（Ｌ
（ｊ＋１）＝ｒＬ（ｊ））の関係とされ、係数ｒが非整
数の実数とされた送受信方法。16. A transmission / reception method of transmitting an optical signal from a transmission device to a reception device via an optical transmission path, wherein the intensity or phase of an optical pulse train generated by an optical pulse light source is optically modulated by an electrical transmission signal. It consists of a modulation step and an all-optical encoding step that spreads the spectrum of the light-modulated optical pulse train. The encoding step splits the input light into multiple lights, and each of the multiple lights receives multiple optical interference. The optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer is added to the output light of the plurality of optical interferometers by adding delays in an arithmetic progression. )
And the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer is (L
(J + 1) = rL (j)), the coefficient r is a non-integer real number, and the decoding step of despreading the received optical signal and the optical pulse train obtained in the decoding step are performed. The decoding step comprises generating reception data according to intensity or phase, and the decoding step splits the input pulsed light into a plurality of pulsed lights and cancels the delay given by the encoder for the plurality of pulsed lights. Is delayed by an arithmetic progression and is input to the plurality of optical interferometers after the delay, respectively, and the optical path length difference L (j + 1) of the (j + 1) th optical interferometer is input.
And the optical path length difference L (j) of the j-th optical interferometer is (L
(J + 1) = rL (j)) and the coefficient r is a non-integer real number.
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| US10/315,843 US20030118346A1 (en) | 2001-12-11 | 2002-12-09 | Optical signal generating apparatus, method thereof, transmitting apparatus, transmitting method, receiving apparatus, receiving method, transmitting and receiving apparatus, and transmitting and receiving method |
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